Exercícios de Física para o 2º ano do Ensino Médio
Esta lista de exercícios testará seus conhecimentos em Física tendo em vista o conteúdo estudado no segundo ano do Ensino Médio.
Publicado por: Thiago Tavares da CostaQuestões
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Questão 1
(Uerj 2024) Uma equipe de cientistas, com o objetivo de simular a respiração humana, criou um dispositivo que converte 0,02 g de vapor d’água em água líquida a cada ciclo de inspiração e expiração, à temperatura constante.
Admita que esse dispositivo simule 15 ciclos de respiração por minuto e que o calor latente de vaporização da água seja igual a 2400 J/g.
A taxa de calor perdida pelo dispositivo, em J/s, é igual a:
a) 9
b) 10
c) 11
d) 12
[D]
Massa de vapor d’água convertida em 1 segundo:
\(m = 0{,}02 \cdot \frac{15}{60}\)
\(m=0,005 g\)
Taxa de calor perdida pelo dispositivo:
\(P = \frac{mL}{\Delta t} = \frac{0{,}005 \cdot 2400}{1}\)
\(\therefore P = 12\,\mathrm{\frac{J}{s}}\)
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Questão 2
(Pucrj 2023) Em um calorímetro perfeito são colocados 10 g de gelo a 0 °C e 10 g de água a 80 °C.
Qual é, em Celsius, a temperatura final do sistema?
Dado:
cágua = 1,0 cal/g °C
Lfusão água = 80 cal/g
a) 80
b) 73
c) 40
d) 20
e) 0
[E]
Calor necessário para que todo o gelo derreta:
Qfusão = mgelo ⋅ Lfusão
Qfusão = 10 ⋅ 80
Qfusão = 800 cal
Calor perdido para que a água chegue a 0 °C:
Qágua = mágua ⋅ cágua ⋅ Δθágua
Qágua = 10 ⋅ 1 ⋅ 0-80
Qágua = - 800 cal
Como Qfusão + Qágua = 0, a temperatura de equilíbrio será de 0 °C.
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Questão 3
(Ufscar / Unicamp indígena 2023) Num laboratório de termodinâmica foi feito um experimento de calorimetria no qual 30 g de gelo foram transformados em água, obedecendo a curva de aquecimento fornecida no gráfico a seguir.
De acordo com o experimento, assinale a alternativa correta.
a) O calor específico do gelo é \(1{,}0\,\mathrm{\frac{cal}{g{\cdot}^\circ C}}\).
b) O calor latente de fusão do gelo é 80,0 cal/g.
c) O calor específico da água é \(0{,}5\,\mathrm{\frac{cal}{g{\cdot}^\circ C}}\).
d) Para transformar gelo em água sem alterar a temperatura, é preciso uma quantidade de calor igual a 2700 cal.
[B]
\(\Delta Q = mL_f \Rightarrow L_f = \frac{\Delta Q}{m} = \frac{2700 - 300}{30} = \frac{2400}{30} \Rightarrow \boxed{L_f = 80\ \mathrm{ \frac{cal}{g}}}\)
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Questão 4
(Pucrj 2023) São colocados 10g de água a 90°C e 90g de água a 10°C em um calorímetro perfeito.
A temperatura final de equilíbrio, em Celsius, será:
a) 90
b) 72
c) 45
d) 18
e) 10
[D]
A temperatura de equilíbrio será de:
\(Q_1 + Q_2 = 0 \\ m_1 c \ \Delta \theta_1 + m_2 c \ \Delta \theta_2 = 0 \\ 10 \cdot (\theta_f - 90) + 90 \cdot (\theta_f - 10) = 0 \\ 10\theta_f - 900 + 90\theta_f - 900 = 0 \\ 100\theta_f = 1800 \\ \therefore \theta_f = 18\ ^\circ\mathrm{C}\)
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Questão 5
(Provão Paulista 2 2024) Sistemas de isolamento térmico são amplamente utilizados, especialmente em um país tropical como o Brasil. Garrafas e copos térmicos para bebidas e recipientes isolantes para o transporte de vacinas são alguns sistemas muito comuns no dia a dia.
Sobre a propagação de calor em materiais nesse tipo de sistema, assinale a alternativa correta.
a) No caso de fluídos, o principal modo de transferência de calor é a condução.
b) A convecção é usada para limitar a troca de calor.
c) O excelente contato térmico entre as partes da garrafa térmica diminui a troca de calor.
d) Apesar de isolados, os sistemas ainda podem ter a sua temperatura alterada por irradiação.
e) A garrafa térmica utiliza apenas a condução para minimizar a troca de calor.
[D]
[A] Falsa. Nos fluidos, o principal modo de transferência de calor é a convecção.
[B] Falsa. A convecção implica trocas de calor.
[C] Falsa. O contato térmico entre partes da garrafa aumenta as trocas de calor.
[D] Verdadeira. Mesmo com o sistema isolado, ainda é possível que haja variações de temperatura devido à irradiação.
[E] Falsa. A garrafa térmica minimiza as trocas de calor por condução, convecção e irradiação.
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Questão 6
(Provão Paulista 2 2023) Analise a tirinha para responder à questão.
Na tirinha, é possível identificar duas formas de condução de calor, uma para aquecer outra para resfriar o personagem.
Assinale a alternativa em que esses processos físicos estão corretamente descritos.
a) Apenas convecção, pois em ambos os casos há o transporte vertical de matéria para a transferência do calor do Sol até o personagem.
b) Condução, transferência do calor por meio de contato das ondas térmicas com o ar; e convecção, transporte do calor por movimentos de massa de material condutor.
c) Apenas irradiação, pois em nenhum dos dois casos há transporte de matéria para a transferência de calor.
d) Irradiação, transferência do calor por meio de ondas eletromagnéticas; e convecção, transferência do calor por meio de movimento vertical de matéria.
e) Apenas condução, pois, se não houvesse contato térmico em ambos os casos, não haveria transporte de calor até o personagem.
[D]
Nos quadrinhos temos a irradiação de luz e calor pelo Sol por meio de ondas eletromagnéticas, fazendo com que o Garfield se sinta aquecido e, portanto, desconfortável termicamente. Buscando ligar o ventilador de teto, o personagem promove a troca de calor pela convecção do ar circulante ao seu redor, trazendo o conforto térmico desejado.
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Questão 7
(Unicamp 2025) Pesquisas recentes demonstraram que alguns compostos, como o ZnW2O8, apresentam coeficiente de dilatação térmica linear (α) negativo, diferentemente da maioria dos materiais, que se expandem com o aquecimento. O gráfico a seguir ilustra a variação, em função da temperatura, do comprimento L de uma barra dessa classe de materiais.
Considerando que o coeficiente de dilataçãoα seja aproximadamente constante no intervalo de temperatura entre 0 °C e 50 °C, pode-se dizer que o valor de α nesse intervalo é igual a:
a) -1,0 × 10-7 °C-1.
b) -5,0 × 10-6 °C-1.
c) -2,5 × 10-4 °C-1.
d) -4,0 × 10-2 °C-1.
[B]
A figura destaca os dados relevantes para a resolução da questão.
Do gráfico:
\(\Delta L = 1{,}9995 - 2{,}0000 \Rightarrow \Delta L = -0{,}0005 \Rightarrow \Delta L = -5 \times 10^{-4}\ \mathrm{mm}\)
Aplicando a expressão da dilatação linear:
\(\Delta L = L_0 \alpha \Delta T \Rightarrow \alpha = \frac{\Delta L}{L_0 \Delta T} = \frac{-5 \times 10^{-4}}{2(50 - 0)} \quad \therefore \quad \alpha = -5 \times 10^{-6}\ ^\circ\mathrm{C}^{-1}\)
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Questão 8
(Fatec) Numa aula de laboratório do curso de Soldagem da FATEC, um dos exercícios era construir um dispositivo eletromecânico utilizando duas lâminas retilíneas de metais distintos, de mesmo comprimento e soldadas entre si, formando o que é chamado de “lâmina bimetálica”.
Para isso, os alunos fixaram de maneira firme uma das extremidades enquanto deixaram a outra livre, conforme a figura.
Considere que ambas as lâminas estão inicialmente sujeitas à mesma temperatura T0, e que a relação entre os coeficientes de dilatação linear seja αA > αB.
Ao aumentar a temperatura da lâmina bimetálica, é correto afirmar que
a) a lâmina A e a lâmina B continuam se dilatando de forma retilínea conjuntamente.
b) a lâmina A se curva para baixo, enquanto a lâmina B se curva para cima.
c) a lâmina A se curva para cima, enquanto a lâmina B se curva para baixo.
d) tanto a lâmina A como a lâmina B se curvam para baixo.
e) tanto a lâmina A como a lâmina B se curvam para cima.
[D]
A lâmina de maior coeficiente (A) sofre maior dilatação e tende a envolver a de menor coeficiente (B), e ambas se curvam para baixo, como ilustrado na figura.
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Questão 9
(Unesp) Dois copos de vidro iguais, em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente, foram guardados, um dentro do outro, conforme mostra a figura. Uma pessoa, ao tentar desencaixá-los, não obteve sucesso. Para separá-los, resolveu colocar em prática seus conhecimentos da física térmica.
De acordo com a física térmica, o único procedimento capaz de separá-los é:
a) mergulhar o copo B em água em equilíbrio térmico com cubos de gelo e encher o copo A com água à temperatura ambiente.
b) colocar água quente (superior à temperatura ambiente) no copo A.
c) mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente) e deixar o copo A sem líquido.
d) encher o copo A com água quente (superior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente).
e) encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água quente (superior à temperatura ambiente).
[E]
Enchendo o copo A com água gelada, ele sofre contração, e mergulhando o copo B em água quente, ele sofre dilatação, criando uma folga entre eles, possibilitando a separação.
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Questão 10
(Pucrj 2023) Em um processo isobárico, a temperatura inicial de uma amostra de gás ideal é 300 K.
Se o volume dessa amostra triplica durante o processo, qual será, em K, o valor da temperatura final do gás?
a) 900
b) 600
c) 300
d) 100
e) 0
[A]
Aplicando a equação geral dos gases, obtemos:
\(\frac{\boxed{P}V_1}{T_1} = \frac{\boxed{P} V_2}{T_2}\)
\(\frac{\boxed{V_1}}{300} = \frac{3\boxed{V_1}}{T_2}\)
\(\therefore T_2 = 900\ \mathrm{K}\)
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Questão 11
(Esc. Naval 2023) A pressão manométrica de um pneu de automóvel é de 205 kPa antes de iniciar uma viagem em um local onde a pressão atmosférica é de 95 kPa e a temperatura é de 25°C (considere que o ar no interior do pneu está em equilíbrio térmico com O meio externo). Ao término da viagem, a pressão manométrica verificada no mesmo pneu foi de 225 kPa, em uma cidade onde a pressão atmosférica é de 105 kPa. Admitindo que o comportamento do ar seja igual ao comportamento de um gás ideal e sabendo que o volume do pneu aumentou em 5%, assinale a opção que apresenta a melhor aproximação para a temperatura do ar do pneu medida após o término da viagem.
a) 29°C
b) 35°C
c) 44°C
d) 71°C
e) 85°C
[D]
Utilizando a equação geral dos gases e lembrando que P = Pm + Patm, obtemos:
\(\frac{P_0 V_0}{T_0} = \frac{P V}{T}\)
\(\frac{(205 + 95) \cdot \boxed{V_0}}{25 + 273} = \frac{(225 + 105) \cdot 1{,}05 \boxed{V_0}}{T}\)
\(\frac{300}{298} = \frac{330 \cdot 1{,}05}{T}\)
\(\therefore T = 344{,}19\ \mathrm{K} \cong 71\ ^\circ\mathrm{C}\)
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Questão 12
(Ufu 2022) Um gás ideal satisfaz a equação \(\frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2}\), onde P denota pressão, V denota volume e T denota temperatura em Kelvins. Isso significa que, em um processo
a) adiabático, a temperatura é inversamente proporcional ao volume.
b) isotérmico, a pressão é diretamente proporcional ao volume.
c) isobárico, a temperatura é diretamente proporcional ao volume.
d) isométrico, a pressão é inversamente proporcional à temperatura.
[C]
A equação apresenta as variáveis pressão e volume inversamente proporcionais para um processo isotérmico. Pressão ou volume com temperatura são diretamente proporcionais para processos isocóricos ou isobáricos respectivamente, logo, a alternativa correta é [C].
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Questão 13
(Ufu 2023) Imagine que você irá para um quarto completamente escuro e nele serão colocados, um de cada vez, os itens listados a seguir.
I. Uma folha de papel branco.
II. Um anel de brilhantes.
III. Um pedaço de material fosforescente, retirado de um ambiente iluminado.
IV. Um pedaço de ferro incandescente.
V. Um gato cujos olhos estarão voltados para você.
VI. Um espelho.
Assinale a alternativa que apresenta todos os itens que você verá nesse quarto completamente escuro.
a) I e II
b) III e IV
c) V e VI
d) IV e V
[B]
Somente serão vistos os itens que apresentarem objetos que emitem luz: o material fosforescente e o pedaço de ferro incandescente.
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Questão 14
(Eear 2020) Alguns turistas italianos marcaram um jantar em um restaurante de uma pequena cidade do interior. O gerente do estabelecimento querendo agradar aos visitantes, solicitou que na parede do jardim fosse colocada uma bandeira da Itália. O gerente esqueceu que no local, no qual o símbolo do País seria colocado, existe apenas uma única fonte de iluminação, uma lâmpada que fornece somente uma luz monocromática verde. A bandeira da Itália apresenta da esquerda para a direita uma sequência de três faixas, com as cores, verde, branca e vermelha. Assinale a alternativa que mostra quais as cores, das três faixas, que seriam vistas pelos turistas na mesma sequência.
a) branca, branca e vermelha
b) preta, verde e vermelha
c) branca, verde e preta
d) verde, verde e preta
[D]
Pelas propriedades da reflexão dos espectros de luz, temos que as faixas verde, branca e vermelha refletem, respectivamente, as cores verde, verde e preta.
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Questão 15
(Espcex (Aman) 2024) O desenho a seguir representa um raio de luz monocromática que atravessa três meios distintos e homogêneos M1, M2 e M3 cujos índices de refração são iguais a n1, n2 e n3, respectivamente. Os ângulos α1, α2 e α3, são formados entre o raio e a normal às respectivas superfícies planas e horizontais de separação entre os meios. Supondo que α2 > α1 > α3, podemos afirmar que:
a) n3 > n2 > n1
b) n3 > n1 > n2
c) n1 > n3 > n2
d) n1 > n2 > n3
e) n2 > n1 > n3
[B]
Pela lei de Snell, temos que:
n1 sen α1 = n2 sen α2 = n3 sen α3
Como α2 > α1 > α3 e 0° < α1, α2, α3 < 90°, devemos ter: sen α2 > sen α1 > sen α3
Logo:
n3 > n1 > n2